非分散红外烟气分析仪

1、非分散红外烟气分析仪 一、原理1、非分散红外（NDIR）气体分析基本原理 当红外光通过待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系服从朗伯-比尔(Lambert-Beer)吸收定律。设入射光是平行光,其强度为I0,出射光的强度为I,气体介质的厚度为L。当由气体介质中的分子数dN的吸收所造成的光强减弱为dI时,根据朗伯-比尔吸收定律: dI/I=-KdN,式中K为比例常数。经积分得:lnI= -KN + (1) ，式中:N为吸收气体介质的分子总数;为积分常数。显然有Ncl, c为气体浓度。则式(1)可写成:I=exp()exp(-KN)=exp()exp(-cL)=I0exp(-

2、cL) (2)        式(2)表明,光强在气体介质中随浓度c及厚度L按指数规律衰减。吸收系数取决于气体特性,各种气体的吸收系数互不相同。对同一气体,则随入射波长而变。若吸收介质中含i种吸收气体,则式(2)应改为:I=I0exp(-li ci) 因此对于多种混合气体，为了分析特定组分，应该在传感器或红外光源前安装一个适合分析气体吸收波长的窄带滤光片，使传感器的信号变化只反映被测气体浓度变化。以CO2分析为例，红外光源发射出1-20um的红外光，通过一定长度的气室吸收后，经过一个4.26m波长的窄带滤光片后，由

3、红外传感器监测透过4.26um波长红外光的强度，以此表示CO2气体的浓度。        非色散红外检测器电量关系与气体浓度关系的计算： Cm=(273+Tm)(M0R-MR0)×Rs×Cs/(273+Tc)(M0Rs-MsR0)R式中：Cm：检测器检出浓度；M0：零气输入时的测定信号；R0：零气输入时的比较信号；Ms：量程气输入时的测定信号；Rs：量程气输入时的比较信号；M：样气输入时的测定信号；R：样气输入时的比较信号；Cs： 标准器的浓度；Tm：测定时的气体温度；Tc：校正时的气体温度。 2、仪器主

4、要由红外光源、红外吸收池、红外接收器、气体管路、温度传感器等组成。它是利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，当被测气体进入红外吸收池后会对红外光有不同程度的吸收，从而计算出气体含量。红外传感器具有抗中毒性好、量程范围广、反应灵敏等特点。但受外界温度波动影响较大；并且由于被分析气体成分复杂，具有一定的腐蚀性，如SO2NOx等，长时间使用后气室极易被污染，直接影响测量精度。二、仪器的结构流程图紫外差分烟气分析仪一、原理1、紫外吸收光谱紫外吸收光谱检测技术的基础是，紫外光与分子相互作用时被分子吸收导致光能的变化，由于不同分子内部电子能级的跃迁能量和几率的不同，使得不同分子具有特征吸收光谱，可见，紫外

5、吸收光谱是分子在紫外波段吸收能力的定量描述。通常用吸收截面来描述单位分子的紫外吸收光谱：典型气体吸收截面通过吸收光谱可分析分子浓度，其测量原理就是Beer-Lambert定律：I(l) = I0 (l) exp(-Ls(l)X)式中， I0(l)表示波长为l的光的入射光强，I(l)表示紫外光穿过浓度为X和光程为L的待测气体后的光强，s(l)为气体的吸收截面，Ls(l)X称为光学密度。2、DOAS技术DOAS（差分吸收光谱）是一种利用气体分子的吸收光谱高精度计算气体浓度的技术，由德国Heidelberg大学环境物理研究所的Ulrich Platt教授首先提出。DOAS技术的基本原理是利用待测分子

6、的窄带吸收特性来鉴别分子，并根据窄带吸收强度反演出分子的浓度。将分子的吸收截面看成是两部分的叠加，其一是随波长缓慢变化的部分，构成光谱的宽带结构，其二是随波长快速变化的部分，构成光谱的窄带精细结构，如下式：si ()si 0 ()si r() 其中si ()是分子的吸收截面，si 0 ()是吸收截面随波长缓慢变化的部分，si r ()是吸收截面随波长急剧变化的部分。DOAS方法的原理就是在吸收光谱中剔除光强随波长缓慢变化的部分，而只留下随波长快速变化的部分，然后用快速变化部分去反演气体的浓度，从而可以避免因为光源漂移、粉尘干扰等因素引起的测量值漂移。二、仪器构成GA-5000烟气分析仪由光源、

7、气体室、光谱仪、HMI模块、接口板、氧传感器模块、温度传感器等部件以及扩展模块（CO检测、CO2检测）组成：其中：l 光源：可产生检测需要的200-400nm紫外光。其关键参数为光源寿命和可用紫外光波长范围，分析仪采用高性能、长寿命紫外脉冲氙灯；气体室：也称流通池，被测气体将恒定的流量流过，吸收紫外光，以便获取吸收光谱。其关键参数为光程和耐腐蚀能力；光谱仪：接收来自气体室的气体吸收后的紫外光，实现分光及光谱采集。关键参数为灵敏度（特别是紫外波段）、分辨率和温漂；氧传感器：采用电化学手段，测量氧气浓度；温度传感器：采集样气的温度和压力，用于将测量成分浓度转化为标态的浓度；HMI模块：实现通过吸收

8、光谱计算成分浓度的化学计量学算法，以及人机交互；接口板：提供开关量、模拟量输入输出，提供RS232、485等通讯接口。主要功能n 利用紫外吸收光谱和化学计量学算法测量气体浓度并实时显示，通过RS232、RS485、4-20mA将浓度实时输出；n 可实现手动和自动事件触发（如定时时间、外部开关量输入等）的校零、校量程；n 开关量、模拟量输出/输入可灵活配置，实现与外部控制系统等的良好配合；n 每个气体（除O2外）均支持大小两个量程，双量程间可自动、手动或外部触发切换，量程比达到10:1；n 在气体室透镜受到样气污染导致能量衰减时，支持自动光谱能量调节；n 支持通过GPRS远程配置、远程诊断分析仪

9、；技术规格SO2量程最小量程为50ppm，最大量程为100%，支持双量程，量程比达到1:10NO量程最小量程为50ppm，最大量程为100%，支持双量程，量程比达到1:10O2量程100，电化学原理线性度±2% F.S.示值误差< 5%重复性< ±0.5% F.S.零点漂移< ±2% F.S. / 7天量程漂移< ±2% F.S. / 7天工作温度-10 500C响应时间（T90）<10秒尺寸19" * 3U * 320mm4-20mA输入接口2路，可灵活配置，100欧负载4-20mA输出接口4路，输出内容可配置，最大带载能力<800欧开关量输入接口4路，可灵活配置继电器输出接口8路，输出内容可配置，DC30V2A通讯接口1路232，1路485(支持Mo